海河流域极端降水时空变化规律及其与大气环流的关系

为了解海河流域极端降水时空变化规律,基于海河流域40个气象站1960～2016年逐日降水资料,采用线性回归、M-K趋势检验法、Pearson相关性分析法,分析了海河流域近57年来10个极端降水指数的时空变化及其与大气环流的相关性。结果表明,除了持续干期(CDD)和持续湿期(CWD)外,大多数极端降水指数多年平均值在空间上呈自东南向西北减少的分布规律,CDD呈现自北向南减少的规律,CWD呈现自东南向西北增加的规律;在时间变化上,所有极端降水指数均呈下降趋势,只有最大一日降水量(RX1day)的下降趋势显著;在空间变化上,除中雨日数(R10mm)和降水强度(SDII)呈上升趋势的站点与呈下降趋势的站点个数相同外,多数站点各极端降水指数呈下降趋势;除CDD与其他极端降水指数相关性较弱外,各极端降水指数的变化具有较好的一致性;除CWD外,极端降水指数与厄尔尼诺—南方涛动(ENSO)现象关系密切,而AO(北极涛动)和NAO(北大西洋涛动)是CWD变化的重要因素。研究成果对于海河流域水灾害防治及水资源配置有重要意义。     

沂沭泗流域降水变化特征分析

分析区域降水变化特征可为区域水资源可持续开发利用提供科学依据、为防汛抗旱提供科技支撑。以沂沭泗流域为例,利用1960~2011年日降水资料和Mann-Kendall趋势检验法研究了该流域降水变化特征。结果表明,该流域降水量主要集中在汛期;20世纪70~90年代降水量相对较少,其他时期相对较多;降水量、有效降水特征量和极端降水特征量均具有减少的趋势,其中降水频率和年最大连续有效降水日数减少趋势显著。     

白龙江流域极端降水年际变化及对气候变化的响应

受极端降水的影响,白龙江流域极易发生地质灾害,严重威胁当地的经济发展与生命安全。为此,根据白龙江流域1965~2011年5个气象站点的逐日降水资料,计算极端降水指数,采用Mann-Kendall检验法分析白龙江流域极端降水的年际变化特征及对气候变化的响应。结果表明,1970年代初期到1980年代中期白龙江流域极端降水指数均显著增加,1990年代中期之后显著减少,其中大雨日数发生了减少突变;各站点强降水次数变化特征差异显著,强降水次数的线性拟合减少率为0.002~0.280次/10a,迭部和武都长期减少趋势最明显,文县和武都发生了减少突变;极端降水指数与年平均气温呈显著负相关,相关系数为-0.46~-0.36(P0.05),与年平均降水量呈显著正相关,相关系数为0.77~0.82(P0.01)。     

海河流域极端降水事件时空变化特征分析

为研究气候变化背景下海河流域的极端降水事件变化规律,基于流域内30个气象台站1960~2008年的逐日降水资料,选取不同的降水指标,应用M-K趋势检验和滑动t检验方法分析了海河流域极端降水的时空变化特征。结果表明,海河流域的极端降水事件的发生频率和强度在年际变化中均呈减小趋势;在空间大部分范围内,降水频率和强度指标也均呈负趋势,仅滦河上游山区、子牙河山区和胶东沿海部分地区呈微弱上升趋势,但趋势并不显著。总体而言,海河流域趋向于干旱化,流域内洪涝灾害发生的概率有所减小。     

近50年来黄河源区极端气候事件趋势分析

为了解黄河源区极端气候变化规律,基于黄河源区及附近17个气象站1961~2013年逐日最高、最低气温和日降水量数据,利用极端气候指数并结合Mann-Kendall(M-K)趋势法分析了黄河源区极端气温和降水事件的变化趋势。结果表明,近50年来黄河源区极端冷指数(霜冻指数、冰封日数和冷夜指数)呈显著性减小趋势,线性减幅分别为-5.2、-4.35、-2.18d/10a,温度日较差以0.16℃/10a显著性减小,极端暖指数(暖昼日数)呈显著性上升趋势,线性增幅为1.4d/10a;最大连续干日天数有减小趋势,而平均雨日降水强度、中雨天数、1d和5d最大降水量及年总降水量有增加趋势。     

秦岭南北典型流域径流特征及其降水变化响应

为探索秦岭南北典型流域径流特征及其降水变化响应,选择月河流域和灞河流域为典型流域,根据两流域干流站1960~2010年逐月径流资料,用距平累积法、非参数Mann-Kendall法和R/S分析法等方法对年代际、月尺度径流特征进行对比分析,并考虑年内降水变化,建立降水径流关系模型,定量分析降水变化和人类活动对径流的贡献率。结果表明,两流域径流具有较高的相关性,趋势变化规律大体一致,径流系数基本相同;径流年际变化中径流深接近,均呈震荡下降趋势,且灞河流域下降趋势更明显;年代际变化均呈W型,突变点均在1985~1987年之间,灞河流域通过显著性检验;灞河流域径流年内分配比月河流域更平均,灞河流域年内径流呈双峰型,月河流域径流年内变化呈单峰型;随着时间尺度的降低,两流域径流相关性降低。     

基于RClimDex模型的四川省极端降水时空变化特征分析

基于1980～2017年四川省40个气象站逐日降水、最高温度和最低温度数据,利用RclimDex模型定量计算了9个极端降水指数(C_(DD)、C_(WD)、R_(10mm)、R_(20mm)、R_(95p)、R_(99p)、Rx1day、R_(x5day)、S_(DII)),分析了四川省极端降水的年际变化。同时,通过绘制极端降水指数的等值线图,结合川西北高原、川西南山地和四川盆地的极端降水指数平均值,分析了四川省极端降水的空间分布特征。结果表明,四川省过去38年中极端降水量逐渐减少,但极端降水事件频率增多,雨季延长。1994～1998、2014～2017年极端降水量波动较大,极端降水事件发生频率差异较大,极端现象发生概率不稳定。在空间分布上,四川省西部比东部更易发生干旱,极端降水量和概率都较小,雨季短。川西北高原的连续降水事件较多,但也易发生干旱;川西南山地发生强降水较频繁;四川盆地的极端强降水量和事件更多,湿润期更长。     

近61年武汉市降水变化特征及趋势

武汉市是我国暴雨灾害频发的城市之一,研究其降水量变化特征及趋势,对做好区域防灾、减灾工作具有重要意义。基于武汉市1951~2011年逐日降水资料,采用线性回归法、5年滑动均值法、累积距平法、Mann-Kendall法和R/S分析法,选取最大1d降水量(P_(1d))、连续最大3d降水量(P_(3d))、中雨日降水量(P_(10))、大雨日降水量(P_(25))、暴雨日降水量(P_(50))、中雨日数(D_(10))、大雨日数(D_(25))、暴雨日数(D_(50))和降水日数(D0.1)等指标,研究了武汉市降水的年际、季节和逐日变化特征及趋势。结果表明,武汉市降水经历了"丰-枯-丰"三个阶段,春夏两季降水偏多、秋冬两季降水偏少,四季降水分别以-7.4、8.7、-2.4、3.7mm/10a的速率呈线性变化;除P_(1d)、D_(0.1)呈线性减少变化外,中雨日、大雨日和暴雨日数存在同步放大趋势,这会加剧区域内干旱、洪涝的发生,并给区域水资源规划与管理工作带来一定的压力和挑战。研究成果可为武汉市水资源优化分配、防洪抗旱提供决策依据。     

淮河流域近58年降水特征分析

为了更明确、具体地了解淮河流域降水的时空分布特征,基于1959～2016年淮河流域170个高密度站点逐日降水资料,采用Spearman秩次相关和对趋势分析较准确的成对斜率回归中值等统计方法,分析了流域不同级别降水的降水量、降水日数和降水强度等指标的时空分布特征。结果表明,淮河流域年降水南北差异较显著,由西北向东南递增,年降水量和降水日数最大的地区均位于流域最南部大别山地区,其值为最小值的2倍左右;平均日降水强度及年暴雨量和暴雨日数的分布相似,东部沿海地区和西南部山区为大值区,西北部海拔流域最高的地区为最小值分布区,在流域中部由西北向东南方向逐渐增多;平均暴雨强度的一个大值区位于流域中部偏西的河南驻马店地区,淮河流域极端强降水的发生地也集中在此地周围;流域整体年降水量有轻微下降趋势,降水日数明显减少(东北部地区尤其显著,干旱风险增加),导致平均日降水强度显著增加。这主要是由10mm以下的小雨尤其是0.1～1mm的微量降水的频数显著减少导致的,而50mm以上的暴雨各指标在流域整体上均无显著的变化趋势;流域春秋两季降水量呈减少趋势,夏冬两季降水量呈增加趋势,属于春秋变干、冬夏变湿的地区。     

澜沧江流域近51年来极端降水事件的变化趋势和突变特征

基于澜沧江流域1960～2010年31个气象站点的逐日降水资料,采用百分比阈值法定义了不同站点极端降水事件的阈值,应用Mann-Kendall检验方法分析了极端降水事件的降水量、降水频率、降水强度和严重干旱频率等的时空变化特征。结果表明,澜沧江流域极端降水阈值的空间分布呈西北至东南逐渐增大的分布趋势;极端降水事件整体上呈显著上升趋势,且在空间上存在差异,各指标均呈西北向东南逐渐增加的趋势,尤其是德钦站以南的澜沧江中下游地区为干湿事件发生较频繁的区域;极端降水事件在气候的长期变化过程中还存在突变现象。     

广西极端连续降水变化趋势及周期性研究

为分析广西极端连续降水时空变化特征,选取1958~2015年广西23个气象站点逐日降水资料,综合运用改进的百分位法、Mann-Kendall检验法及复Morlet小波分析法,分析广西1~5d极端连续降水的降水量和降水频次。结果表明,近58年广西极端连续降水量存在桂东北、桂南两个高值区和桂西北、桂东两个低值区;随着持续天数的增加,极端连续降水频次的高值中心由桂东北逐渐向中部蒙山地区移动,且低值区与高值区的差值逐渐缩小,说明极端连续降水的区域持续性随着持续天数的增加而增强;极端连续降水总体呈增加趋势,且随着持续天数的增加有两极分化的极端化趋势;1~5d极端连续降水26~28年周期最为显著,并嵌套几个长度不等的小周期,其中4~6、11~12、16~18年周期震荡较为强烈,目前广西正处于各天数极端连续降水的增加时期。     

黄河中游流域极端降水与气温的关系

为研究黄河中游流域极端降水与气温间的关系,采用气温等距法分别提取了不同气温样方内75%、90%、95%、99%分位数下的极端降水阈值,进而分析了极端降水随气温变化的特性,并探究年极端降水事件数量的时空变化规律。结果表明,极端降水强度随气温上升呈峰型形态,峰值出现于16～18℃;在不同格点间,极端降水峰型形态的峰值差异性明显高于其峰值所对应气温的差异性;整体而言,1961～2019年,年极端降水事件数量在较高的气温区间(>16℃)和较低的气温区间(<16℃)内分别呈上升、下降趋势;黄河流域中游年极端降水事件数量在1961～2019年整体呈先下降后上升的趋势;黄河中游流域极端降水事件数量空间分布在不同百分位数间差异较小,整体上呈西多东少的现象;就年际变化趋势而言,极端降水事件数量在北部增多、南部减少。     

降水和温度极端事件的季节性变化趋势分析

针对基于气候指标的水文极端事件季节性变化趋势,采用洞庭湖地区岳阳气象站1961~2009年气象资料,应用Mann Kendall秩次检验法及R/S检验法对日平均降水量和日最高、最低气温的季节性极端事件进行趋势变化分析。结果表明,近50 年来该站各季度降水极端事件总体随时间呈上升趋势;温度极端事件除二季度极端高温日数呈微弱下降趋势外均呈上升趋势,与全球气候变暖趋势一致;各季度降水和温度极端事件未来变化趋势均与原趋势相反。     

洞庭湖流域极端降水指数变化特征分析

基于洞庭湖流域17个气象站1961～2009年逐日降水资料,采用Mann-Kendall检验法和滑动t检验法对洞庭湖流域四种极端降水指数进行趋势分析和突变检验。结果表明,四种极端降水指数在洞庭湖流域不同测站表现出不同的变化趋势,但变化均不显著,基本上未通过置信水平检验,非常湿天、极端湿天在西北和东南方向的各测站均表现为上升趋势,雨日数在位于北部的部分测站表现为上升趋势,日最大降水量在大部分测站均表现为上升趋势;各指数突变年主要集中于20世纪后期,2001年后明显减少,表现突变减少年的测站数量明显多于表现突变增加年的测站数量。     

基于TFPW-MK法的太湖流域湖西区降水时空变化分析

基于太湖流域湖西区13个雨量站近50年(1964~2013年)逐日降水量资料,采用TFPW-MK法分析该地区降水时空变化规律。结果表明,湖西山丘区年平均降水量为1 469mm,平原区为1 397mm;湖西山丘区汛期(5~9月)平均降水量高于平原区,分别为975、732mm;湖西区近50年各序列存在不同程度的自相关性,降水呈显著上升趋势(Z=1.36),其中湖西平原区降水呈极显著上升趋势(Z=1.66);湖西区汛期平均降水量占全年平均降水量的66%,汛期降水空间分布与全年降水空间分布基本吻合,均呈自西南向东北递减趋势;但湖西区近50年来全年与汛期平均降水量变化趋势并不完全一致,如东部小河新闸、宜兴、大浦口全年降水趋势为不显著减少,汛期降水趋势则为不显著增加;西南部茅东闸、平桥全年降水趋势为不显著增加,汛期降水趋势则为不显著减少。     

1951～2013年南京市降水变化特征研究

南京市气候变化较敏感,受亚热带季风气候影响,近年来短历时强降雨等极端天气增多,研究南京市降水变化特征对水资源规划管理有重要意义。基于南京站1951~2013年逐日降水资料,分别采用5年滑动平均法、线性倾向估计法、Mann-Kendall法、Morlet小波分析法和R/S分析法,分析了南京市降水量年际、年内四季变化特征。结果表明:南京市年降水量呈增加趋势,存在2、7、9、17年4个主周期,未来年降水量将呈减小趋势;春季降水量呈减小趋势,存在4、6、16年3个主周期,未来春季降水量将继续减少;夏季降水量呈显著增加趋势,存在4、9、18年3个主周期,未来夏季降水量将继续增加;秋季降水量呈减小趋势,存在3~5、8、12~13、21年4个主周期,未来秋季降水量将继续减少;冬季降水量呈增加趋势,存在5、12~13、18~19年3个主周期,未来冬季降水量将继续增加。     

鄱阳湖流域降水时空变化特征

基于鄱阳湖流域81个气象站逐日降水数据,采用强度-面积-持续时间(IAD)方法研究了气候变化背景下鄱阳湖流域降水时空变化特征.结果 显示:鄱阳湖流域总降水量呈略增加的趋势,但是由于雨日数的明显减少,导致降水强度的增加,降水概率分布曲线右移,强降水事件发生概率增大;从降水事件看,鄱阳湖流域极端强降水事件平均强度为60.9 mm/d,增加趋势不显著,但强降水频率却在以1.5次/10a的增幅显著增加,同时强降水的影响面积也在以400 km2/a持续增加.鄱阳湖流域整体面临的洪涝风险持续增大,必须采取更加有效的防灾减灾措施.     

1972～2017年河北省夏季降水的时空变化特征

利用河北省1972～2017年(不含2014年)135个地面观测站的逐日降水资料,对河北省夏季(6～8月)降水过程的时空变化特征进行诊断分析。结果表明,近45年河北省夏季年均降水量、降水强度和降水极值均呈现出从东南沿海向西北内陆逐渐递减的分布形势,降水频率的分布则与其相反。降水的年均降水量在河北省北部呈下降趋势,南部呈上升趋势,年均降水量的减少主要是降水频率的减少造成的。暴雨的空间分布与地形分布关系密切,年均降水量与降水强度增强的区域均位于张家口、承德北部、太行山西侧的高原区和秦皇岛东部的沿海地区,其他地区二者均呈下降趋势。各类2、3、4、5d及其以上降水过程的频数均具有年际和年代际变化特征,且以下降趋势为主,持续2、3d降水过程频数的空间分布较为均匀,而持续4d及其以上降水过程频数的年际变化明显。     

玉龙喀什河62年极端日流量变化特征

为确定和田河流域流量极值的演变规律,选取和田河流域玉龙喀什河同古孜洛克站1957～2018年日实测流量,采用Mann-Kendall、EEMD、R/S等方法分析和田河流域极端日流量的变化特征。结果表明,汛期流量占比呈不显著下降趋势,非汛期流量占比呈显著增加趋势;最大1、3、5d流量亦呈非显著增加,最小15d流量显著减少;未来各流量指标与过去具有相同趋势,最大、最小1d最大主周期分别为3、61年;第95、5百分位流量均值呈相反变化趋势。     

1961~2018年嘉陵江流域降水量时空分布特征

利用嘉陵江流域9个气象站点1961~2018年共58年实测降水资料,选用Morlet小波分析方法研究流域降水序列的多时间尺度,同时对降水数据做Mann Kendall非参数检验,并结合GIS空间分析技术,探讨了嘉陵江流域降水量年际变化特征、降水变化时间周期及空间分布特征。结果表明,嘉陵江流域58年的年平均降水量为9541 mm,并以3.9 mm/10a的速率减少,在1984年突变最明显,降水由丰变枯; 降水变化存在4个主周期,分别为32、14、8、3年,且周期波动强度依次由强到弱变化;受季风因素影响,流域降水地域性差异较为明显,由西北至东南方向呈逐渐上升趋势;只有达县和沙坪坝两区降水量呈增长趋势,增加倾向率分别为14.1、15.1 mm/10a,其余地区降水量均有不同程度的降低,所以东南地区偏涝。